Los ingenieros de diseño de los fabricantes de equipos del sector de life science están empezando a reconocer la importancia de la gestión térmica en el empeño por crear equipos de laboratorio más rápidos y precisos. Después de todo, no hay que olvidar que la velocidad de las reacciones químicas suele ser proporcional a la temperatura, y que los técnicos de laboratorio también pueden aumentar el tiempo de trabajo o la vida útil de las muestras y los reactivos manteniendo la sustancia dentro de su rango óptimo de temperatura. Por supuesto, ofrecer esta capacidad de forma fiable y rentable es el verdadero reto, por lo que las empresas recurren cada vez más a nuestro experto equipo de ingenieros de SMC.
Por Max Lemacon, Responsable de Industria Life Science en SMC Francia
MARZO 2022
Contamos con más de 40 años de experiencia profesional en el suministro de dispositivos termoeléctricos a fabricantes de equipos que abastecen a los sectores de life science y los dispositivos médicos. Nuestros clientes nos dicen que sus decisiones de compra dependen de la alta fiabilidad de los productos, la amplitud de la gama, la posibilidad de personalizarlos y la completa asistencia preventa y posventa.
Los diseñadores de dispositivos como analizadores suelen tener formación en biología o ingeniería biomédica, no en gestión térmica. Si este es su caso y desea implementar el control de la temperatura en los diseños de sus equipos, lo primero que necesitará es un apoyo experto en diseño. En segundo lugar, lo ideal sería buscar un socio tecnológico que también tuviera experiencia en áreas complementarias, como el control de fluidos y la automatización, ya que esto simplificaría funciones empresariales como el diseño, las compras y el servicio posventa. Además, necesitará asistencia postventa durante años de uso de los equipos en ubicaciones de todo el mundo.
Reto del espectrómetro
Recientemente hemos suministrado a un OEM europeo especializado en equipos de diagnóstico in vitro una solución de control de temperatura para un espectrómetro de cromatografía gaseosa. El sistema separa los componentes químicos de una mezcla de muestras y los detecta para determinar su presencia o ausencia y/o su cantidad.
Nuestro cliente ya trabajaba con nosotros en soluciones de control de fluidos, pero no conocía nuestra cartera de productos de control de temperatura ni nuestros conocimientos de gestión térmica. Pronto quedó claro que podíamos desempeñar un papel clave en la definición de los productos más adecuados para la aplicación.
La mayoría de los espectrómetros tienen cuatro componentes principales: sistema de entrada, fuente de iones, analizador de masas y detector. En la fase de entrada, el cliente necesitaba calentar una cámara de red de seis capilares a 55 °C. En este punto, el control de la temperatura tenía que ser preciso. Aquí, el control de la temperatura tenía que ser exacto, preciso y repetible.
El dispositivo calienta y transforma distintos líquidos en fase gaseosa para su condensación a distancia, seguida de separación y análisis. La estabilidad de la temperatura es fundamental para ofrecer la precisión necesaria a los usuarios del analizador. Cualquier solución casera que utilice elementos Peltier simplemente no proporcionaría la precisión suficiente, y además hay otros problemas. Los sistemas de refrigeración
deben estar bien equilibrados desde el punto de vista técnico. Un disipador de calor insuficiente o una célula Peltier subdimensionada podrían provocar un elevado consumo de energía, un alto rechazo térmico y un ruido excesivo.
Requisitos y solución: la combinación perfecta
Propusimos un estudio térmico y fluídico para determinar los niveles óptimos de equilibrio térmico, capacidad calorífica y caudal de aire. A partir de los resultados, pudimos identificar una solución centrada en una enfriadora termoeléctrica SMC compacta y de alto rendimiento con un intercambiador de calor aire-agua. Basándonos en minuciosos cálculos, también proporcionamos un difusor cónico que ofrecía un flujo de aire óptimo a la turbina.
El resultado fue una solución de gran éxito que ofrece precisión, repetibilidad, dimensiones compactas y programación de rampas de temperatura.
La clave del éxito de este proyecto fue nuestra capacidad para beneficiar al cliente con nuestros conocimientos de gestión térmica y proporcionarle una solución completa. El cliente ve ahora a SMC como mucho más que un proveedor de componentes, sino como un experto de confianza en control de temperatura y fluidos.
Ventajas del efecto Peltier
Las aplicaciones de life science y los dispositivos médicos se benefician enormemente de los sistemas de refrigeración basados en el efecto Peltier debido a su elevada estabilidad térmica, bajo nivel de ruido y vibraciones y dimensiones físicas compactas.
Último Chiller Peltier – Grandes prestaciones en unas dimensiones muy compactas
Para dar una definición, el efecto Peltier es el enfriamiento de una unión y el calentamiento de la otra cuando se mantiene corriente eléctrica (CC) en un circuito de material que comprende capas alternas de semiconductores disímiles. Estos semiconductores se intercalan entre capas cerámicas que actúan como aislantes térmicos, creando así una célula Peltier (también conocida como dispositivo termoeléctrico).
Más allá de los analizadores, entre las principales aplicaciones de los dispositivos termoeléctricos figuran los aparatos de ecografía, los sistemas de rayos X, los equipos de crioterapia y los aceleradores de iones para el tratamiento del cáncer. Otras aplicaciones más amplias son los sistemas de tratamiento de agua y gases para limpiar herramientas de laboratorio o quirúrgicas, por ejemplo.
En todos los casos, SMC puede diseñar y fabricar productos de tipo Peltier adaptados a aplicaciones individuales. Con más de cuatro décadas de experiencia demostrada, la empresa es un socio tecnológico consolidado para los fabricantes de equipos de life science y dispositivos médicos de todo el mundo.
